Komunikat prasowy

Teleskopy ESO pomogły rozwikłać zagadkę pulsara

30 sierpnia 2023

Dzięki dużej kampanii obserwacyjnej, w którą zaangażowano 12 teleskopów naziemnych i kosmicznych, w tym trzy instrumenty Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), astronomowie przeanalizowali dziwne zachowanie pulsara, superszybko wirującej martwej gwiazdy. Wiadomo, iż ten tajemniczy obiekt niemal ciągle przełącza się pomiędzy dwoma modami jasności. Do tej pory pozostawało to zagadką. Ale teraz astronomowie odkryli, że za dziwne zachowanie odpowiedzialne są nagłe wyrzuty materii z pulsara w bardzo krótkich okresach.

„Byliśmy świadkami niezwykłych kosmicznych wydarzeń, w których ogromne ilości materii, podobne do kosmicznych kul armatnich, są wystrzeliwane w przestrzeń kosmiczną w bardzo krótkim czasie kilkudziesięciu sekund z małego, gęstego obiektu niebieskiego obracającego się z niesamowitą szybkością” mówi Maria Cristina Baglio, badaczka z New York University Abu Dhabi, afiliowana także w Italian National Institute for Astrophysics (INAF), pierwsza autorka artykułu opublikowanego dzisiaj w Astronomy & Astrophysics. 

Pulsar to szybko rotująca, magnetyczna, martwa gwiazda, która emituje wiązkę promieniowania elektromagnetycznego w przestrzeń kosmiczną. Gdy obraca się, wiązka omiata kosmos – podobnie jak wiązka latarni morskiej skanująca otoczenie – i jest wykrywana przez astronomów, gdy przecina linię widzenia z Ziemią. To powoduje, że gwiazda wydaje się iż jasność gwiazdy pulsuje, gdy patrzymy na nią z naszej planety.

PSR J1023+0038, w skrócie J1023, jest specjalnym typem pulsara o dziwnym zachowaniu Znajduje się około 4500 lat świetlnych od nas w kierunku gwiazdozbioru Sekstantu. Krąży blisko innej gwiazdy. W ciągu ostatniej dekady pulsar aktywnie wyciągał materię ze swojej towarzyszki. Gromadziła się w dysku wokół pulsara i powoli opadała w jego stronę.

Odkąd rozpoczął się proces gromadzenia materii, wiązka światła praktycznie zniknęła i pulsar zaczął nieustannie przełączać się pomiędzy dwoma modami. W trybie „wysokim” pulsar emituje jasne promieniowanie rentgenowskie, ultrafioletowe i widzialne, natomiast w „niskim” jest słabszy na tych częstotliwościach, a za to emituje więcej fal radiowych. Pulsar może przebvwać w danym modzie przez kilka sekund lub minut, a następnie w ciągu zaledwie kilku sekund przełącza się do drugiego. Do tej pory to przełączanie zdumiewało astronomów.

„Nasza bezprecedensowa kampania obserwacyjna mająca na celu zrozumienie zachowania pulsara obejmowała dwanaście najnowocześniejszych teleskopów naziemnych i kosmicznych” – mówi Francesco Coti Zelati, naukowiec z Institute of Space Sciences w Barcelonie (Hiszpania), wiodący współautor publikacji. Kampania obejmowała należace do ESO: Bardzo Duży Teleskop (VLT) i Teleskop Nowej Technologii (NTT), które wykryły światło widzialne i podczerwone, a także Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), w którym ESO jest partnerem. W ciągu dwóch nocy w czerwcu 2021 roku zaobserwowano, że system wykonał ponad 280 przełączeń pomiędzy modami wysokim i niskim.

„Odkryliśmy, że przełączanie trybów wynika ze skomplikowanej zależności pomiędzy wiatrem pulsarowym, przepływem cząstek o wysokiej energii wywiewanych z pulsara i materią przepływającą w kierunku pulsara” wskazuje Coti Zelati, która także jest afiliowana w INAF.

W trybie niskim materia przemieszczająca się w kierunku pulsara jest wyrzucana w wąskim dżecie prostopadłym do dysku. Materia ta stopniowo gromadzi się coraz bliżej pulsara, a gdy to następuje, uderza w nią wiatr wiejący od pulsującej gwiazdy, powodując nagrzewanie się materii. System znajduje się teraz w trybie wysokim, świecąc jasno w promieniowanie rentgenowskim, ultrafioletowym i widzialnym. Ostatecznie plamy gorącej materii są usuwane przez pulsar przy pomocy dżetu. Gdy w dysku jest mniej gorącej materii, system świeci mnie jasno, przełączając się w tryb niski.

Chociaż opisane odkrycie odsłoniło tajemnicę dziwnego zachowania J1023, astronomowie wciąż mogą wiele nauczyć się z badania tego unikalnego systemu. Teleskopy ESO nadal będą pomagać w obserwacjach osobliwego pulsara. W szczególności Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), będący aktualnie w trakcie budowy przez ESO w Chile, zapewni bezprecedensowy widok mechanizmów przełączeniowych J1023. „ELT pozwoli nam uzyskac kluczowy wgląd w to, jak obfitość, rozmieszczenie, dynamika i energetyka materii napływającej wokół pulsara wpływa na przełączanie się jego trybów zachowania się” podsumowuje Sergio Campana, Dyrektor Naukowy w INAF Brera Observatory, współautor badań.

Więcej informacji

Wyniki badań przedstawiono w artykule, który ukaże się w Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202346418)

Skład zespołu badawczego: M. C. Baglio (Center for Astro, Particle, and Planetary Physics, New York University Abu Dhabi, Zjednoczone Emiraty Arabskie [NYU Abu Dhabi]; INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Włochy [INAF Brera]), F. Coti Zelati (Institute of Space Sciences, Campus UAB, Barcelona, Hiszpania [ICE–CSIC]; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Barcelona, Hiszpania [IEEC]; INAF Brera), S. Campana (INAF Brera), G. Busquet (Departament de Física Quànticai Astrofísica, Universitat de Barcelona, Hiszpania; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Hiszpania; IEEC), P. D’Avanzo (INAF Brera), S. Giarratana (INAF – Istituto di Radioastronomia, Bolonia, Włochy [INAF Bologna]; Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Włochy [Bologna]), M. Giroletti (INAF Bologna; Bolonia), F. Ambrosino (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, Rzym, Włochy [INAF Roma]); INAF – Istituto Astrofisica Planetologia Spaziali, Rzym, Włochy; Sapienza Università di Roma, Rzym, Włochy), S.Crespi (NYU Abu Dhabi), A. Miraval Zanon (Agenzia Spaziale Italiana, Rzym, Włochy; INAF Roma), X. Hou (Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences, Kunming, China; Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences, Kunming, Chiny), D. Li (National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing, Chiny; University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, Chiny; Research Center for Intelligent Computing Platforms, Zhejiang Laboratory, Hangzhou, Chiny), J. Li (CAS Key Laboratory for Research in Galaxies and Cosmology, Department of Astronomy, University of Science and Technology of China, Hefei, Chiny; School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China, Hefei, Chiny), P. Wang (Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University, Beijing, China), D. M. Russell (NYU Abu Dhabi), D. F. Torres (INAF Brera; IEEC; Institució Catalana de Recercai Estudis Avançats, Barcelona, Hiszpania), K. Alabarta (NYU Abu Dhabi), P. Casella (INAF Roma), S. Covino (INAF Brera), D. M. Bramich (NYU Abu Dhabi; Division of Engineering, New York University Abu Dhabi, Zjednoczone Emiraty Arabskie), D. de Martino (INAF − Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Włochy), M. Méndez (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, Holandia), S. E. Motta (INAF Brera), A. Papitto (INAF Roma), P. Saikia (NYU Abu Dhabi), F. Vincentelli (Instituto de Astrofísica de Canarias, Teneryfa, Hiszpania; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Teneryfa, Hiszpania).

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzania z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.

The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international astronomy facility, is a partnership of ESO, the U.S. National Science Foundation (NSF) and the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in cooperation with the Republic of Chile. ALMA is funded by ESO on behalf of its Member States, by NSF in cooperation with the National Research Council of Canada (NRC) and the National Science and Technology Council (NSTC) in Taiwan and by NINS in cooperation with the Academia Sinica (AS) in Taiwan and the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). ALMA construction and operations are led by ESO on behalf of its Member States; by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), managed by Associated Universities, Inc. (AUI), on behalf of North America; and by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) on behalf of East Asia. The Joint ALMA Observatory (JAO) provides the unified leadership and management of the construction, commissioning and operation of ALMA.

Linki

• Research paper
• Zdjęcia VLT
• Zdjęcia ALMA 
• Zdjęcia NTT 
• Więcej o Ekstremalnie Wielkim Teleskopie (ELT)
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj aby otrzymywać w swoim języku nasze komunikaty prasowe z embargo medialnym
• Dla naukowców: jeśli masz ciekawy temat, zgłoś swoje badania

Kontakt

Maria Cristina Baglio
New York University Abu Dhabi and Italian National Institute for Astrophysics (INAF)
Abu Dhabi, United Arab Emirates
Tel.: +97126287089
E-mail: mcb19@nyu.edu ; maria.baglio@inaf.it

Francesco Coti Zelati
Institute of Space Sciences
Barcelona, Spain
Tel.: (+34) 937379788 430416
E-mail: cotizelati@ice.csic.es

Sergio Campana
INAF Brera Observatory
Merate, Italy
Tel.: +39 02 72320418
E-mail: sergio.campana@brera.inaf.it

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych